CN116786277A - 一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤浆浮选技术领域，具体涉及一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，包括承装煤浆的浮选槽，所述浮选槽中回转布置有对煤浆进行搅拌的叶轮，浮选槽的底部通入有气泡，且气泡在煤浆中的上升路径位于超声波发生器的激振范围之内；该装置不仅可以提高精煤浮选效率，而且结构简单，易于推广。

Description

一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置

技术领域

本发明属于煤浆浮选技术领域，具体涉及一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置。

背景技术

在煤泥浮选中，存在分选不彻底，精煤产品回收率低，精煤流失等现象，而许多选煤厂针对此现象会将一次浮选产物进行再浮选。这是由于煤泥和脉石矿物颗粒自身的理化性质，往往容易聚团，从而形成沉淀，而传统的机械搅拌式浮选机在浮选时对矿物的分散性差，气泡粒度分散不够均匀而导致气泡矿化效果较差。这不仅使得在浮选过程中输入的机械功能没有被充分利用，而且导致了煤矿资源的浪费。因此，亟待解决。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，该装置不仅可以提高精煤浮选效率，而且结构简单，易于推广。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，包括承装煤浆的浮选槽，所述浮选槽中回转布置有对煤浆进行搅拌的叶轮，浮选槽的底部通入有气泡，且气泡在煤浆中的上升路径位于超声波发生器的激振范围之内；

该装置的回收效率可用如下公式计算：

R_i,t＝A_i{1-exp[-k_i(t+b_i)]}

其中，R_i,t为t时刻第i种矿浆组分的总回收率，A_i为第i种矿浆组分的最终回收率；k_i为第i种矿浆组分的速率常数；b_i为第i种矿浆组分的时间修正因子。

作为本发明的进一步技术方案：所述浮选槽的底部布置有用于产生气泡的第一气泡发生器和第二气泡发生器，所述第一气泡发生器、叶轮和第二气泡发生器沿铅垂方向上的投影依次分布在同一直线上。

作为本发明的进一步技术方案：两气泡发生器的出气方向与叶轮搅拌过程中产生的任一圆柱状的涡流圆周切线彼此平行，且该出气方向与叶轮旋转方向相冲。

作为本发明的进一步技术方案：两气泡发生器均包括通过密封法兰连接在浮选槽底部的注水管，注水管的进水端连通向注水管中通入气体的导气管，超声波发生器安装在注水管出水口的上方，且超声波的发射方向与注水管的出水方向相同。

作为本发明的进一步技术方案：所述第一气泡发生器与第一时控开关定时器连接，所述第二气泡发生器与第二时控开关定时器连接。

作为本发明的进一步技术方案：所述浮选槽中回转安装有搅拌轴，叶轮同轴安装在搅拌轴的底部，搅拌轴的顶端与搅拌电机传动连接。

作为本发明的进一步技术方案：所述浮选槽的槽口处水平回转布置有可与矿浆液面接触并可将矿浆推向浮选槽槽口的刮板。

作为本发明的进一步技术方案：还包括设置在浮选槽相对的两槽壁上的进料口和出料口，且进料口和出料口位于同一高度上。

作为本发明的进一步技术方案：所述搅拌轴与搅拌电机通过带传动彼此连接，且搅拌轴与搅拌电机均安装在固定支架上。

作为本发明的进一步技术方案：所述浮选槽的槽壁上布置有扰流板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置间歇式超声气泡发生结构来增强该装置在浮选过程中的搅拌效果。通过超声的作用促使气泡细化，使气泡在矿浆中更容易与矿物颗粒进行吸附。

2、本发明的气泡发生器与浮选机壁面成夹角设置，使气泡发生器产生的射流与叶轮搅拌的流场相切，形成流向相同的旋流式矿浆循环场，加速了矿浆旋转运动的速度，形成了更强的离心力，促使比较重的脉石矿物更快的排出浮选槽，进入下一步流程，也有利于颗粒的分散以及气泡与颗粒之间的混合。

3、本发明的叶轮搅拌速度与气泡发生器的喷射速度均可调，可以根据煤样的入料流量适当调节，相对于以往的机械式浮选机具有更好的浮选效率。

4、本发明在搅拌叶轮片外围及喷嘴处具有较高的流体流速，其湍动能耗散率较大，有利于形成较小尺度旋涡，促进气泡、药剂与颗粒之间的相互作用。

5、本发明的气泡发生器与叶轮搅拌区域具有一定高度差，增加了矿浆湍扰动区域，气泡发生器靠近于浮选机底部，减少了矿物颗粒在浮选机底部的黏附，有利于促进煤矿的高效分选。

6、本发明的气泡发生器与时控开关定时器相连，时控开关定时器控制超声波发生器的开启时间，使超声波间歇性的产生。该时控开关定时器可以根据浮选速度等实际情况对超声波是否产生及产生的功率进行调节。该方法可以有效的避免由于矿化气泡在长时间超声作用或超声波的功率过大或过小导致的颗粒与气泡诱导时间变长，颗粒从气泡表面脱落进而降低精矿回收率的缺陷。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明浮选槽的俯视图。

图3为本发明气泡发生器的结构示意图。

图4为气泡与煤的矿化诱导时间和超声波处理时间的关系图。

图5为气泡与煤的矿化诱导时间和超声波功率的关系图。

图中：11、搅拌电机；12、防护罩；13、搅拌轴；14、叶轮；21、第一气泡发生器；22、第二气泡发生器；31、刮板电机；32、刮板；41、进料口；42、出料口；50、浮选槽；211、注水管；212、导气管；213、密封法兰；214、扰流板；215、超声波发生器；61、第一时控开关定时器；62、第二时控开关定时器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，包括与提供煤浆原料的料源连通且用于盛放煤浆的浮选槽50。在浮选槽50的槽壁上分别设有通过阀门控制开合的进料口41和出料口42，料源与进料口连通。进料口41的位置高于出料口42的位置，以便于进料和出料。

在浮选槽50顶部的设置有固定支架，在固定支架上安装有搅拌电机11，搅拌电机11的输出端通过带传动连接有搅拌轴13，在带传动结构的外侧安装有防护罩12。搅拌轴13的轴线铅垂布置，且在搅拌轴13的底部安装有叶轮14，叶轮14对浮选槽50内的矿浆不断地进行搅拌。

在浮选槽50的槽壁上还布置有长方体状的扰流板214，各个扰流板214沿浮选槽50周向分布，且各个扰流板214的指向均与叶轮14旋转方向相冲，进而使扰流板214和浮选槽50槽壁之间形成局部涡流，提高搅拌效率。

在浮选槽50的槽口处水平回转布置有可与矿浆液面接触并可将矿浆推向浮选槽50槽口的刮板32。刮板32在安装于固定支架上的刮板电机31的驱动下转动，将浮选至液面的精煤浮沫不断地推向浮选槽50槽口，并由槽口溢出，进而收集。刮板电机31通过带传动或者是链传动的方式与刮板32的转轴彼此传动连接。刮板32设为长条板，长条板的长度方向与浮选槽50的长度方向一致。各个长条板绕转轴周向均匀分布在转轴的轴身上，转轴的两端通过轴承回转布置在浮选槽50上。

在浮选槽50的底部布置有用于产生气泡的第一气泡发生器21和第二气泡发生器22。第一气泡发生器21和第二气泡发生器22对称布置在叶轮14的两侧，且第一气泡发生器21、叶轮14和第二气泡发生器22沿铅垂方向上的投影依次分布在同一直线上。

两气泡发生器均包括通过密封法兰213连接在浮选槽50底部的注水管211，注水管211的进水端连通向注水管211中通入气体的导气管212。注水管211与提供清水的水源连接，这个水源通常使用的是自来水。导气管212与充气泵连通，进而向浮选槽50内提供气体并产生气泡。超声波发生器215安装在注水管211出水口的上方，且超声波的发射方向与注水管211的出水方向相同，这样能够使混在水流中的气泡经过超声波，并由超声波进行粉碎细化，以形成直径更小的气泡，进而提高气泡的数量和气泡与精煤的附着效率。

两气泡发生器的出气方向与叶轮14搅拌过程中产生的任一圆柱状的涡流圆周切线彼此平行，且该出气方向与叶轮14旋转方向相冲。这样能够增加气泡的混乱度，进而提高气泡与精煤的附着效率。

第一气泡发生器21与第一时控开关定时器61相连，第二气泡发生器22与第二时控开关定时器62相连，且两个定时器分别安装在相应气泡发生器的旁边。通过定时器能够控制气泡发生器间歇性的循环提供气泡。

在使用时，开启超声波发生器215和气泡发生器，同时不断地向浮选槽50内送入矿浆和清水，在叶轮14的不断搅拌下，精煤附着在气泡上，并上浮至液面，最终在刮板32的推动作用下溢出浮选槽50，接着收集溢出的精煤，即可完成精煤的浮选。

该装置的回收效率可用如下公式计算：

R_i,t＝A_i{1-exp[-k_i(t+b_i)]}

其中，R_i,t为t时刻第i种矿浆组分的总回收率，A_i为第i种矿浆组分的最终回收率；k_i为第i种矿浆组分的速率常数；b_i为第i种矿浆组分的时间修正因子。

从图4和图5的实验和统计结果可以看出，超声波的作用显著增大了浮选速率常数。在泡沫中使用超声波，总体上降低了精矿中脉石矿物的含量，但增加了由泡沫向精矿中流动的水，泡沫层较浅。这些结果表明，在泡沫中使用超声波可以减少夹带，且可以提高精矿和水的回收率。这意味着超声的使用提高了所用试剂的活性，提高了浮选的效率与精矿的回收率。

最终回收率为浮选试验的最终精煤与试验所用原煤的比值，浮选速率常数为浮选速率试验中在不同时刻数值所绘制曲线拟合得到的。

当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而还包括在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现的相同或类似结构。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，其特征在于，包括承装煤浆的浮选槽(50)，所述浮选槽(50)中回转布置有对煤浆进行搅拌的叶轮(14)，浮选槽(50)的底部通入有气泡，且气泡在煤浆中的上升路径位于超声波发生器(215)的激振范围之内；

该装置的回收效率可用如下公式计算：

R_i,t＝A_i{1-exp[-k_i(t+b_i]}

其中，R_i,t为t时刻第i种矿浆组分的总回收率，A_i为第i种矿浆组分的最终回收率；k_i为第i种矿浆组分的速率常数；b_i为第i种矿浆组分的时间修正因子。

2.根据权利要求1所述的一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，其特征在于，所述浮选槽(50)的底部布置有用于产生气泡的第一气泡发生器(21)和第二气泡发生器(22)，所述第一气泡发生器(21)、叶轮(14)和第二气泡发生器(22)沿铅垂方向上的投影依次分布在同一直线上。

3.根据权利要求2所述的一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，其特征在于，两气泡发生器的出气方向与叶轮(14)搅拌过程中产生的任一圆柱状的涡流圆周切线彼此平行，且该出气方向与叶轮(14)旋转方向相冲。

4.根据权利要求2或3所述的一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，其特征在于，两气泡发生器均包括通过密封法兰(213)连接在浮选槽(50)底部的注水管(211)，注水管(211)的进水端连通向注水管(211)中通入气体的导气管(212)，超声波发生器(215)安装在注水管(211)出水口的上方，且超声波的发射方向与注水管(211)的出水方向相同。

5.根据权利要求4所述的一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，其特征在于，所述第一气泡发生器(21)与第一时控开关定时器连接，所述第二气泡发生器(22)与第二时控开关定时器(62)连接。

6.根据权利要求5所述的一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，其特征在于，所述浮选槽(50)中回转安装有搅拌轴(13)，叶轮(14)同轴安装在搅拌轴(13)的底部，搅拌轴(13)的顶端与搅拌电机(11)传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，其特征在于，所述浮选槽(50)的槽口处水平回转布置有可与矿浆液面接触并可将矿浆推向浮选槽(50)槽口的刮板(32)。

8.根据权利要求7所述的一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，其特征在于，还包括设置在浮选槽(50)相对的两槽壁上的进料口(41)和出料口(42)，且进料口(41)和出料口(42)位于同一高度上。

9.根据权利要求8所述的一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，其特征在于，所述搅拌轴(13)与搅拌电机(11)通过带传动彼此连接，且搅拌轴(13)与搅拌电机(11)均安装在固定支架上。

10.根据权利要求9所述的一种间歇式超声射流耦合强化煤泥浮选的装置，其特征在于，所述浮选槽(50)的槽壁上布置有扰流板(214)。